CN102196735B - 切割装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种切割装置，其使用装配有标准无造型刀具的烟草切割机来生成受控烟丝长度效果。切割装置包括嘴部和切割鼓，嘴部由将待切割材料供给至嘴部处的切割位置的钳夹组件限定出。切割鼓设置有具有切割边缘的至少一个刀具。切割鼓包括驱动装置并能绕配置成大致平行于嘴部的轴线旋转以使所述至少一个刀具的切割边缘配置成大致垂直于待切割材料。设置有研磨器，用于从所述至少一个刀具的切割边缘去除材料，其中研磨器构造成通过沿与切割鼓的旋转轴线大致平行的方向的移动以及沿与切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向的移动来与切割边缘接触。切割装置通过采用标准普通刀具与切割机刀具研磨系统的特殊操作模式的组合来实现限制切割烟草的烟丝最大长度。

Description

切割装置

技术领域

本发明涉及切割装置和切割方法，特别涉及但不只是涉及用于切割例如烟叶等片层产物的部分的切割装置和切割方法。

背景技术

在主要的烟草加工中，通过加工烟叶来制造香烟。多片烟叶的层叠部分被压缩，然后在切割机中切割，以生成适于香烟制造商的烟草碎料。在典型切割工艺中，切割宽度为0.7～1.0mm。生成的烟草烟丝(strand)的长度变化极大，范围为小于1mm到大于200mm。碎料的最大长度取决于被切割的叠层部分的尺寸，而它们最终取决于作为其源头的叶子的大小。

在所切出的烟草中存在长碎料在传统上被认为是有利的，并被认为是产物质量的指标。然而，事实已表明长碎料有害于产物的自由流动性质，并在直到和包括香烟制造的各阶段造成加工不均匀的问题。为了克服这些问题，已设计了限制切割烟草的烟丝的最大长度的多种方法。该受控烟丝长度切割烟草的一个特征是它比传统切割材料更加具有自由流动性。这意味着在加工期间该产物更容易与其它类型的烟草混合组分混合，并且在干燥加工以及在向烟草添加风味时获得更大程度的加工均匀性。还发现在加工受控烟丝长度产物时由香烟制造机所生成的香烟重量的波动显著减小。

在W085/104616中描述了通过使用城垛状(castellated)或肋状刀具来限制切割烟草的烟丝最大长度的技术的示例。通过应用这种手段，烟草烟丝的最大长度被限制为刀具的城垛的间距、或者肋状部之间的距离。通常，最大烟丝长度将被限制为20～40mm，但是其它尺寸也是可行的。W085/104616中描述的那种城垛状或肋状刀具可能生产成本高，因为需要预备刀具并加工成所需的形状或轮廓。

发明内容

希望使用廉价的装置以及简单和廉价的工艺来生产切制成有限最大长度的烟草烟丝。

根据第一方面，本发明提供一种装置，其使用装配有标准的无造型(non-profiled)刀具的烟草切割机来生成受控烟丝长度效果。

本发明通过采用标准普通(plain)刀具与切割机刀具研磨系统的特殊操作模式的组合，来如上所述实现限制切割烟草的烟丝的最大长度。

使用肋状或城垛状刀具的一个缺点是必须在刀具的制造期间通过昂贵和精确的机械加工操作来去除大比例的刀具材料。这造成用于这些可消耗物品的成本，其为同等标准刀具的成本的数倍。

根据第二方面，本发明通过一种切割装置，其包括：

嘴部，由用于将待切割材料供给至所述嘴部处的切割位置的钳夹组件限定出；

切割鼓，具有至少一个刀具，该刀具或各刀具具有切割边缘，所述切割鼓具有驱动它的驱动装置，并且能够绕配置成大致平行于所述嘴部的轴线旋转，以使所述至少一个刀具的切割边缘配置成大致垂直于待切割材料；和

研磨器，用于从所述至少一个刀具的切割边缘去除材料，

其中，所述研磨器构造成通过沿与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向的移动以及沿与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向的移动，来与所述切割边缘发生接触。

通过为切割装置设置通过沿与切割鼓的旋转轴线大致平行和大致垂直的方向的移动的组合来进行操作的研磨器，能够以一个或多个标准的无造型刀具来实现受控烟丝长度切割操作。所使用的刀具可以具有均匀的厚度，并且不必通过昂贵的机械加工操作来生成。因此，装置的总成本降低，并且更容易获得替换零件。所述刀具或各刀具可构造成沿远离所述切割鼓的旋转轴线而趋近所述嘴部处的切割位置的方向进给，通过该配置，刀具移动趋近切割位置，并且能够有利地在待切割材料处进行可重复的、可靠的切割。刀具可为多个，例如8～10个范围内的若干刀具。

研磨器可构造成在切割位置处绕配置成与切割鼓的旋转轴线大致平行的轴线旋转，以使研磨器方便地触及待研磨刀具，并且使切割边缘配置成位于一虚拟圆柱面上。

所述切割装置可包括夹紧组件，用于压缩将在切割位置处受到切割的材料。通过该配置，待切割材料能够以挤出且被压缩的方式、并且以大致均匀的组成提供在切割边缘。

一个或多个输送带或传送带可形成钳夹组件。

优选地，所述切割装置包括控制组件，其构造成控制所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动。更优选地，所述控制组件构造成以一系列的一个或多个不连续移动来控制所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动，以使所述研磨器以大致呈城垛状的动作进行移动。在一替代配置中，所述控制组件构造成以一系列的一个或多个渐变移动来控制所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动，以使所述研磨器以波浪形的动作进行移动。切割装置和控制组件的这些构造被发现特别有利于提供具有非标准轮廓的刀具。

优选地，所述控制组件构造成控制所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动、并构造成控制在与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上的移动，其中所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动速度快于所述研磨器在与所述切割装置的旋转轴线大致平行的方向上的移动速度。该构造被发现特别有利于研磨出具有城垛状轮廓的刀具。所述控制组件可包括枢转臂和齿轮步进器。所述控制组件可在0.2mm～2.5mm的范围内调节研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动，并被发现特别有利于切割材料的受控长度部分。

有利地，所述至少一个刀具的切割边缘可配置成对应于所述嘴部。优选的是为嘴部设置对应于刀具轮廓的轮廓，以使刀具与嘴部之间在横跨切割宽度的所有点均维持最小间隙。

根据第三方面，本发明提供一种制造受控烟丝长度烟草的方法，其构造有上述切割装置。

根据第四方面，本发明提供一种制造受控烟丝长度烟草的方法，其包括以下步骤：

将待切割烟草材料供给至由一钳夹组件限定出的嘴部处的切割位置；

绕配置成与所述嘴部大致平行的轴线旋转具有切割边缘的切割鼓，以将所述切割边缘配置成大致垂直于待切割材料；以及

使研磨器通过沿与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向的移动以及沿与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向的移动，来与所述切割边缘发生接触，从而为所述切割边缘研磨出一切割轮廓。

移动研磨器的步骤可包括以下步骤：在与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上以及在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上，以一系列的一个或多个不连续移动来移动所述研磨器，从而为所述切割边缘研磨出一城垛状轮廓。

移动研磨器的步骤可包括以下步骤：在与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上以及在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上，以一系列的一个或多个渐变移动来移动所述研磨器，从而为所述切割边缘研磨出一波形轮廓。

所述方法可包括在所述钳夹组件处压缩被挤出的烟草材料的步骤。

在对本发明的优选实施例的描述中，使用了以下术语，并列举如下。

描述了第一纵向尺寸和第二纵向尺寸。第一纵向尺寸是大致沿切割鼓的旋转轴线测量的尺寸，以下也将称为长度(例如切割烟丝的)和宽度(例如切割鼓的)。因此，烟草的切割烟丝的长度是大致在切割鼓的旋转轴线的方向上的烟丝尺寸的量度。切割鼓的宽度因此是大致在平行于其旋转轴线的方向上的切割鼓的尺寸的量度，而嘴部的宽度因此是在与切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上的嘴部开口的尺寸的量度。

所谓在横向方向的移动，我们是指在与切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上的、因此是沿长度尺寸的移动。

第二纵向尺寸是大致垂直于切割鼓的旋转轴线测量的尺寸，以下也称为宽度或深度或厚度。因此，切割的宽度或深度是在大致垂直于切割鼓的旋转轴线的平面中的切割尺寸。因此，烟草的切割烟丝的宽度或厚度是在大致垂直于切割鼓的旋转轴线的平面中测得的切割烟丝的尺寸。

所谓在径向方向的移动，我们是指在与切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动。所谓轮廓，我们是指刀片上撞击待切割材料的切割边缘，轮廓也可以是在研磨器的作用下在刀具尖端处生成的研磨面的形状。所谓不连续(discrete)，我们是指例如尺寸、状态或操作条件等参数的改变，基本是骤变。

附图说明

现在将参考附图仅以示例方式来详细描述本发明，附图中：

图1是具有适于改造成形成本发明的切割装置的常规设计的烟草切割器的截面图；

图2是进一步详细示出图1所示烟草切割器的切割鼓的侧视图；

图3是本发明的切割装置的一部分的侧视图；

图4是本发明的切割装置的示意图，示出了研磨器的移动范围；

图5是通过本发明所生成的刀具尖端的形状的示意图；而

图6是图5所示刀具尖端的侧视图。

具体实施方式

现在将参考图1和图2的装置来描述一种典型的常规烟草切割器和适于形成本发明的切割装置的切割器。切割装置包括振动的供给器1、监视器2和两个会聚的供给带3、4，这两个供给带压缩并传送入进的低密度烟草叠层通过嘴部5而趋向切割鼓6。在优选实施例中，各供给带3、4呈设置有压缩负重特征的传送带的形式。供给带3、4形成嘴部5的钳夹组件，并一起限定出烟草叠层所通过并得到压缩的空间(plenum)。切割鼓6被支持在轴承之间，并被一马达(未示出)驱动，使得该鼓以200～600rpm的速度旋转。

切割鼓6可装配有绕其周缘等距设置的8或10个刀具12，但是也可以使用其它数量的刀具12。图2更详细地示出了切割鼓。在优选实施例中，刀具12是大致1～1.5mm厚的扁平合金钢片，延伸跨过嘴部5的整个宽度。切割鼓6定位成邻近嘴部5，压缩烟草“酪(cheese)”或“糕(cake)”经由嘴部5挤出，抵靠旋转的切割鼓6。切割鼓6定位成使其旋转轴线大致平行于嘴部5。从待切割材料的挤出“酪”的顶侧向底侧即从供给带4上方的位置向供给带3下方的位置通过的尖锐刀具12的作用，得到被切割烟草的烟丝，其厚度是相对于切割鼓6的旋转速度的挤出速度的函数。

在烟草切割器的常规配置中，刀具是以频繁的间隔从切割鼓向外少量进给。呈旋转磨石形式的研磨器连续地横移跨越切割鼓的宽度，磨锐刀具并在刀具上维持尖锐的斜面轮廓。磨石的移动确保从嘴部和切割鼓的中心的刀具尖端的半径保持恒定。在几次横移后，沿径向即沿径向方向朝切割鼓的轴线进给磨石，其接触位置在一固定金刚石的作用下保持恒定，该固定金刚石在磨石在其行程的一端通过它时“修整”磨石。传送带或供给带的速度被控制为与鼓的速度成一定比率，以生成所需的切割宽度。

现在将参考图1和3来描述本发明的对常规烟草切割器的操作的改进。在本发明的优选实施例中，研磨器呈安装在与切割鼓6的轴线平行的轴线上的磨石轮7的形式。磨石组件配置成能够精确地定位成靠近或远离切割鼓6的外周面或外周缘。磨石7被一马达驱动，从而能够旋转。磨石7及其马达被支撑在枢转臂15上。枢转臂、从而磨石和马达通过齿轮式步进马达16和螺杆17升高或降低。磨石组件安装在用于沿横向方向、即沿与切割鼓6的旋转轴线平行的方向移动的移位装置(location apparatus)上。在优选实施例中，所述移位装置是被直线轴承14支持以便能够移动横跨切割鼓6的宽度的横移台车13。磨石7的位置由被一马达驱动并设置有例如位置编码器等定位装置的丝杠确定。

为了获得期望的城垛状刀具轮廓，按如下方式控制研磨器，动作如图4所示。

磨石7对切割鼓6做一次或多次横移，以建立刀具12的外周缘。

磨石7然后做一次或多次“突进(plunging)”横移，在此期间它在横移区间的预定位置处朝鼓的中心移动一受控距离。这些沿径向方向的突进移动可以是急变的，这时生成城垛状效果，也可以是渐变的，这时生成波状或波浪效果。

在优选实施例中，突进移动的深度等于或大于切割尺寸的宽度(或深度)。为了确保各独立烟丝在城垛或波浪形状部分的边缘处被完全切断(cutthrough)，烟丝长度将被限制为期望的最大值。如果沿径向方向的突进移动显著小于切割尺寸的宽度(或深度)，则烟丝在城垛的边缘处可能未被完全切断。图5和图6示出了刀具尖端的研磨面的形状。

在不背离本发明的范围的情况下，可对上述实施例做出各种变型。刀具和研磨器的数量可不同。切割鼓可为多个，用于供给待切割材料的装置可为多个，例如输送或压缩线可为多个。在一替代实施例中，研磨轮的构造或旋转轴线的取向可设定成与切割鼓成一角度或沿着与切割鼓的轴线不同的轴线。另外，可设想研磨轮和切割鼓的其它旋转速度。

Claims (15)

1.一种切割装置，包括：

嘴部，由用于将待切割材料供给至所述嘴部处的切割位置的钳夹组件限定出；

切割鼓，具有至少一个刀具，该刀具或各刀具具有标准的无造型切割边缘，所述切割鼓具有驱动它的驱动装置，并且能够绕配置成大致平行于所述嘴部的轴线旋转，以使所述至少一个刀具的切割边缘配置成大致垂直于待切割材料；和

研磨器，用于从所述至少一个刀具的切割边缘去除材料，

其中，所述研磨器构造成通过沿与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向的移动以及沿与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向的移动，来与所述切割边缘发生接触，其特征在于，研磨器进行一系列突进横移，从而研磨切割边缘以建立波浪形或城垛状的轮廓，其中，所述一系列突进横移包括在与切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上以及在与切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的一个或多个渐变移动，并且其中，每次突进横移建立一个波浪或城垛。

2.如权利要求1所述的切割装置，其中，所述刀具构造成沿远离所述切割鼓的旋转轴线而趋近所述嘴部处的切割位置的方向进给。

3.如权利要求1或2所述的切割装置，其中，所述研磨器构造成绕配置成与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的轴线旋转。

4.如权利要求1-2中任一项所述的切割装置，其中，从该刀具或各刀具去除材料，以研磨切割面，并且切割边缘配置成位于一虚拟圆柱面上。

5.如权利要求1-2中任一项所述的切割装置，还包括夹紧组件，用于压缩将在切割位置处受到切割的材料。

6.如权利要求1-2中任一项所述的切割装置，其中，所述钳夹组件包括至少两个输送带。

7.如权利要求1所述的切割装置，还包括控制组件，用于控制所述研磨器在所述一个或多个渐变移动中在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动，以使所述研磨器以波浪形的动作进行移动。

8.如权利要求7所述的切割装置，其中，所述控制组件构造成控制所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动、并构造成控制在与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上的移动，其中所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动速度快于所述研磨器在与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上的移动速度。

9.如权利要求7所述的切割装置，其中，所述控制组件包括枢转臂和齿轮式步进马达。

10.如权利要求7所述的切割装置，其中，所述控制组件构造成在0.2mm～2.5mm的范围内调节在与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的移动。

11.如权利要求1、2和7中任一项所述的切割装置，其中，所述至少一个刀具的切割边缘配置成对应于所述嘴部。

12.一种制造受控烟丝长度烟草的方法，包括以下步骤：

将待切割烟草材料供给至由一钳夹组件限定出的嘴部处的切割位置；

绕配置成与所述嘴部大致平行的轴线旋转具有至少一个刀具的切割鼓，以将所述切割边缘配置成大致垂直于待切割材料，其中所述至少一个刀具具有标准的无造型切割边缘；以及

使研磨器通过沿与所述切割鼓的旋转轴线大致平行的方向的移动以及沿与所述切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向的移动，来与所述切割边缘发生接触，

其特征在于，研磨器进行一系列突进横移，从而研磨切割边缘以建立波浪形或城垛状的轮廓，其中，所述一系列突进横移包括在与切割鼓的旋转轴线大致平行的方向上以及在与切割鼓的旋转轴线大致垂直的方向上的一个或多个渐变移动，并且其中，每次突进横移建立一个波浪或城垛。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述切割鼓的旋转轴线是纵轴。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中，使已加工出轮廓的切割边缘邻近所述嘴部，从而在切割位置切割烟草材料。

15.如权利要求12或13所述的方法，还包括在所述钳夹组件处压缩被挤出的烟草材料的步骤。